roceeding lhe 4th Qualify in Re earch eminar

�roceeding lhe 4th Qualify in Re�earch �eminar �2-23 Augu�t 2001 Kampus UI- Depok

Volume . VII

Mechanical Design and Manufacturing

Quality in Research Gedung GI< Lt. 2 Fakultas Teknil< Universitas Indonesia Kpmpus UI Depok, Indonesia Tfrl. (021) 7 863508 F x(Ol) 786�508 email : [email protected] website : qir.eng.ui.ac.id

Organized by:

ISSN 1411-1284

Proceedings The 4th Quality in Research Seminar

Volume VII: Mechanical Design & Manufacturing

Held under the coordination of

Fakultas Teknik Universitas Indonesia Kampus UI Depok, Indonesia 16424 Phone.: (62-21) 7863503-05, Fax (62-21) 7270050, 7863508 Email: [email protected] or [email protected] Website: wwww.eng.ui.ac.id or www.puskomftui.com

Proceedings Quality in Research The 2001 FTUI Seminar Agustus 2001

Seminar Nasional FTUl merupakan salah satu program implementasi riset ilmiah yang dilakukan oleh Fakultas Teknik Universitas Indonesia (FTUl), sejak tahun 1998. Kegiatan ini merupakan kegiatan yang dilakukan secara rutin setiap tahun, pada bulan Agustus, untuk para peneliti, teknisi dan praktisi dari berbagai Universitas/institusi, Institusi Penelitian, dan Kalangan Industri baik Internasional, Regional, maupun Nasional. Disiplin ilmu keteknikan yang dapat diakomodasi di sini menggambarkan ke- 7 jurusan yang ada di FTUI, yaitu: Teknik Sipil. Arsitektur. Teknik Elektro, Teknik Mesin, Teknik Metalurgi, Teknik Gas dan Petrokimia. dan Teknik Industri. Pelindung Penasehat Penanggung Jawab Pemimpin Umum/Redaksi Anggota Dewan Redaksi

Sekretaris Bendahara Alamat Redaksi

Terbit Pertama kali Frekuensi Terbit Penerbit

Copyright©FTUI ISSN 1411-1284

Rektor Universitas Indonesia Dekan Fakultas Teknik Universitas Indonesia Pembantu Dekan IV, Fakultas Teknik Universitas Indonesia Ir. A. Indra Siswantara Ph.D Ir. Anondho Wijanarko, M.Eng. Ir. Sigit Sudarmaji Ir. Oki Sugama Agustine Wenestia Veny Apriola Fakultas Teknik Universitas Indonesia Kampus Baru UI Depok, Indonesia 16424 Telp. (+62-21) 7863503-05, 7863508 Fax (+62-21) 7270050, 7863508 Email: [email protected] [email protected] Web page: www.eng.ui.ac.id www.puskomftui.com Agustus1998 Satu tahun sekali, bulan Agustus Fakultas Teknik Universitas Indonesia Kampus Baru UI Depok, Indonesia 16424

PREFACE The Proceedings contains all papers accepted to be presented in the forum of The 2001 FTUI Seminar. Two kinds of presentation will be contributed in seminar session. That is oral presentation and poster session. The 2001 FTUI Seminar is held in Kampus UI Depok from August 23-24, 2001. The 200l FTUI Seminar is one of the implementation of scientific research programs designed by Faculty of Engineering University of Indonesia (FTUI), since 1998. The event is designed to be annually forum for International, Regional and National Engineers and or researcher in universities, institutes, research institutions, and industries. The matters addressed in the forum are featured by current studies, research developments, and new technologies in engineering field. The seven area or engineering disciplines of FTUI, which occupies fifty research groups, are contributing the event, that are: 1. Civil Engineering 2. Architecture 3. Electrical Engineering 4. Mechanical Engineering 5. Metallurgical Engineering 6. Gas and Petrochemical Engineering, and 7. Industrial Engineering The organizing committee hopes that papers contained here will provide an important snapshot of work in major research and development areas in engineering fields, and gratefully acknowledges the effort of all members of scientific board and steering committee, moderators, keynotes speakers, and sponsors whose contribution and support enabled the seminar to go along with plans set long before.

Depok, August 2001 Organizing Committee

Message From Dean of The Faculty of Engineering, University of Indonesia On th The 4 Quality in Research (QIR) Seminar Urbanization in the Information Age: New Perspectives on the Transformation of Fast Growing Cities in the Pacific Rim August 22°d-23rd 2001 Depok, Indonesia On behalf of the Faculty of Engineering, University of Indonesia, I would like to welcome The Rector of The University of Indonesia, also our honourable guests, The Dean of the Faculty of Architecture Building and Planning from the University of Melbourne, Professor Ross King and the Governor of Jakarta Mr. Sutiyoso. I also humbly welcome our Keynote Speakers, the President Director of PT PGN Mr. A. Qoyum Tjandranegara and the President Director of PT Caltex Pacific Indonesia Mr. Humayun Bosha and all participants who are taking part in this event. Since 1988, The Faculty of Engineering at the University of Indonesia has worked together to organize projects and activities in scientific engineering researches to improve the quality of our graduates and forming incomparable engineers. This Seminar is just one of simultaneous development programs designed to gather productive views and information from an array yet associated field of study. We hope that the contributions given will make positive effects and develop synergism to help elevate engineering research in Indonesia and abroad. In dosing I would also like to express gratitude for the efforts and hard work that has been dedicated to the organization of the 4th Quality in Research (QIR) Seminar, and thank all contributors, associates and attendees for joining our Seminar. I wish all participants fruitful deliberations.

Prof Dr. Ir. Budi Susilo Soepandji Dean of The Faculty of Engineering University of Indonesia

The Committee The 4th Quality in Research Seminar Steering Committee Chairman Budi Susilo Soepandji

Co-Chairman Rinaldy Dalimi

Raldi Artono Koestoer Dadang Gunawan Rudy Setiabudy Muhammad Anis Kamarza Mulia Gunawan Tjahjono Azrar Hadi

Ferryanto Chaidir Sutanto Soehodho Yanuar M. Dachyar Johny Wahyuadi S Wahidin Wahab

Advisory Board A. Qoyum Tjandranegara Agus H.S. Wargadipura Aryadi Suwono Dicky R. Munaf Djoko Hartanto Faraz Umar Humayunbosha Indarto Keyzo Watanabe Marzuki Khalid Muhammadi Siswosudarmo Rhenald c!
Ross King Roy Sembel Roekmijati W. Soemantojo S.H. Winoto S. Sardy Satryo S. Brodjonegoro Sidabutar Sidharta S. kamarwan Sulaiman Kamil Suwondo Bismo Sutedjo Zuhal A. Kadir UI Research Groups Chairman

Organizing Committee Chairman A. Indra Siswantara

Sigit Sudarmaji Veny Apriola

Co-Chairman Anondho Wijanarko

Oki Sugama Agustin Wenestia

Table of Contents Volume VII: Mechanical Design and Manufacturing

No 1. 2. 3. 4.

5.

6. 7.

8. 9. 10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

Title Intelligent On-Line System To Identify And Select Coated And Uncoated Drills (Vishy Kam, Michael Alarcon) Model Reference Neural Pi Control On Process Trainer (Danny M, Gandana) Software Perancangan Produk (I Made Londen Batan) Simulasi Proses Pembentukan Logam Lembaran Stretching Dengan Menggunakan Perangkat Lunak Element Hingga (Benecditus, Dedi Priadi, Budi Ibrahim) Simulasi Numerik Proses Pembekuan Aluminium Pada Pengecoran Cetakan Pasir (Vsoejono Tjitro, Tresna P Soemardi, Bustanul Arifin) Modelling Of Friction In Cold Strip Rolling Under Hydrodynamic Lubrication (Qomaruddin, E.S. Siradj, H.D.S. Budiono) Desain Dan Simulasi Gating System Pengecoran Pasir (Case Study: Brake Drum-Mercedes Benz) (Dedi Priadi, Lukito, Ahmad Indra S, Yanuar) Design Analysis Between On And Off-Centre Bearing For Race Car Wheel Using Finite Element Method (David Butler, Vishy Kam. An Lnvestiqation On Plastic Failure Mechanism Of An Axially Compressed-Thin.-Walled Box Section (Harkali Setiyono) Analisis Bentuk Pisau Dan Posisi Pemotongan Dalam Perancangan Mesin Penghancur Dokumen Jenis Portable (Sugiharto, Gatot Santoso) Pengaruh Kecepatan Potong_ Terhadap Kualitas Permukaan_Benda Kerja Pada Proses Bubut (Danardono A.S, Hlengky S Nugroho, Rosehan) Analisa Kekuatan Struktur Gerbong Barang (Ballast Hopper Wagen) Akibat Beban Impak (Anwar, Agus Sugiana Dan Raymond Amir) Penyusunan Persamaan Gerak Sistem Benda Jamak Pada Mekanisme Tertutup Dengan Salah Satu Batang Merupakan Batang Elastic (Sugiharto) Studi Eksperimental Peningkatan Kualitas Proses Bor (High Speed Cutting Process) Pada Berrnacam-Macam Baja (Mohruni, Amrifan Saladin) The Analysis Of Independent Suspensions System Using Multibody Dynamic Program (Farid Rizayana, H. Indra Nurhadi, Andi Isra Mahyuddin) Analisis Pemodelan Elemen Hingga Penarnbat Elastis Rel Tipe Ka Clip Dihubungkan Dengan Diagram Goodman (Hempi N Prayudi, Jhony W. Soedarsono, Elind I Wibowo) Studi Eksperirnental Peiapisen Logam Chromiurn (Hard Chromium Plating Dengan Variasi Parameter Proses (Mohruni, Amrifan Saladin) Rancang Alat Ukur Pada Kalibrasi Robot Menggunakan Laser Daya Rendah (Agus Halim, Danardono A.S., Henky S. Nugroho

Page Vol VII1-1-1 Vol VII1-2-1 Vol VII1-3-1 Vol VII1-4-1

Vol VII1-5-1

Vol VII1-6-1 Vol VII-2-1-1

Vol VII-2-2-1 Vol VII-2-3-1 Vol VII-2-4-1

Vol VII-2-5-1

Vol VII-2-6-1

Vol VII-2-7-1

Vol VII-2-8-1

Vol VII-2-9-1

Vol VII-2-10-1

Vol VII-2-11-1

Vol VII-2-12-1

ISSN 1411-1284

Studi Eksperimental Pelapisan Logam Chromium (Hard Chromium Plating) dengan Variasi Parameter Proses. Mohruni, Amrifan Saladin Jurusan Teknik Mesin, Unsri Palembang, Indralaya 30662, Indonesia E-Mail: [email protected]

Abstrak Untuk perbaikan dari effisiensi pemakaian strom (listrik), maka elektrolit Hard Chromium yang dipakai selalu diperbaiki secara kontinu. Proses galvanis pelapisan lchromium dimulai 1854 ketika Bunsen menemukan larutan Chrom Clor yang dipanaskan sebagai bahan untuk membuat pelapisan Chrom. Pada tahun 1905-1935 di Jerman dan Amerika dimulai penelitian metode pelapisan chromium yang penting yang menghasilkan Patent DRP 448526 dari E.Liebreich dan Am.P. 1581188 dari C.G. Fink, keduanya meneliti bahwa asam asing pada bak asam chromat harus dalam porsi tertentu. Sejak itu metode ini memperoleh arti yang penting dalam industri terutama dalam hal perlidungan terhadap keausan, korosi dan dekorasi. Dengan optimasi susunan larutan elektrolit dan parameter metode ini, proses pelapisan chromium pada kasus tertentu dapat disesuaikan dengan cermat. Pada waktu pencarian kondisi yang optimal terdapat kesulitan yang disebabkan sangat sedikit buku yang menerangkan tentang tema ini. Berdasarkan hal ini maka sangat penting artinya untuk mengadakan penyelidikan lebih lanjut dalam proses ini, sehingga akan didapat pernyataan-pernyataan yang lebih tepat tentang efek dari kondisi operasi pelapisan chrom ini. Sebagai konklusi dapat disimpulkan bahwa larutan dengan konsentrasi 60ml/l dengan I = 40 A/dm2 dan I = 60 A/dm2dengan temperatur 50 oC menunjukkan kondisi optimal untuk proses galvanis pelapisan chrom. Abstract To improve the efficiency of using electricity, electrolyte used in hard chromium plating is improved continuously. Process galvanic chromium plating is begun at 1854 when Busen found chrome chlor solution heated as substance to make chromium plating. At the years 1905-1935 in Germany and United States is conducted the important research of chromium plating methods resulting patent DRP. 448526 from E.Liebrich and Am.P. 1581188 from C.G. Fink. Both of them found out, that existing of foreign acids in chromate acids must be in certain portion. Since this moment, the methods has had significant role, especially in protection from corrosions, wear and for decoration. By mean of optimalization of the electrolyte solutions components and parameter of this method, chromium-plating process in special cases can be adjusted precision. But by searching of the optimal condition, difficulties occur in obtaining textbooks explaining this theme. In view of this situation, it is important to conduct research in this process, so that it can be resulted more precision information in this chromium plating. As the result can be concluded, that electrolyte with catalyst concentration 60 ml/l, I=40 A/dm 2 and I=60 A/dm2 at temperature 50 oC show the optimal condition for chromium plating.

Proceedings The 4th Quality in Research (QiR) Seminar 21-23 August 2001 Faculty of Engineering, University of Indonesia

Vol VII-2-11-1

ISSN 1411-1284

1. Pendahuluan Galvanoteknik dalam perjalanan perkembangannya mencakup bidang aplikasi yang baru. Dari asalnya hanya untuk mengkilapkan permukaan (veredeln) menjadi semakin kompleks tuntutan yang diajukan terhadap lapisan galvanic. Oleh karena itu sudah menjadi pengertian umum bidang galvanoteknik dibagi menjadi bidang galvanoteknik dekorasi dan galvanoteknik fungsional. Dalam hal ini akan dibahas tentang galvanoteknik fungsional yang melibatkan logam chrom sebagai pelapisnya yang sering juga disebut hard chromium plating. Dalam sub bab berikut ini akan dibahas sedikit teori dasar pendukungnya. 2. Hard Chromium Plating Salah satu metode dari galvano teknik fungsional yang paling penting adalah hard chromium plating. Sebagai material dasar untuk hard chromium plating biasanya dipakai metal dasar yang keras dan masiv seperti besi, baja dan besi cor. Dapat juga dipakai metal yang agak lunak seperti messing (CuZn-Alloy), kuningan atau aluminium. Jika pada hard chromium plating terutama kekerasan permukaan yang dipikirkan, harus juga dipikirkan sejak awal, bahwa material basis (dasar) harus mempunyai kekerasan yang mencukupi agar efek yang diinginkan dapat dicapai. Hard chromium plating merupakan metode perlakuan permukaan (surface treatment) yang dalam banyak hal dapat dibandingkan dengan pengerasan permukaan. Lapisan chrom yang biasanya mempunyai ketebalan 0,02 – 0,04 mm mempunyai efek utama pengerasan permukaan yang mampu menahan pembebanan luncur dan gesek dikarenakan sifat ketahanan keausan yang tinggi dan kemampuan menahan beban mekanik (mechanische Abnutzung). Pada benda-benda yang dibebani impak dan tekan diperlukan selain kekerasan permukaan, kedalaman kekerasan (ketebalan lapisan chrom) mempunyai fungsi yang berarti, karena kekerasan lapisan chrom pada material dasar yang tidak cukup keras (kekuatan tariknya tidak mencukupi) dapat dengan mudah ditekan bila ketebalan mantel lapisan chrom tidak cukup tebal. Kekerasan lapisan chrom pada hard chromium plating dinyatakan dengan Brinell 600-1000 kp/mm2. Dalam hal ketergantungannya terhadap temperatur bzw. Kerapatan strom (arus), kekerasan lapisan chrom galvanic naik sampai kekerasan maksimum dan turun kembali dengan naiknya temperatur bzw. Kerapatan arus. Keausan dan kekerasan biasanya berjalan selalu tidak parallel. Ketahanan keausan sebuah lapisan hard chrom biasanya tergantung dari pembebanan benda yang dilapisi chrom, seperti tekanan kerja, kecepatan kerja dan temperatur kerja. Ketahanan keausan bukan merupakan sifat bahan yang dapat diungkapkan dengan angka-angka, melainkan semua hasil pengujian keausan hanya dapat dijadikan acuan bila pasangan bahannya sesuai dan dengan persyaratan berlakunya yang sesuai juga. Ketahanan keausan dari lapisan chrom galvanic sangat bervariasi dalam ketergantungannya dari kondisi pengendapan dan tidak adanya hubungan langsung (keterkaitan) antara kekerasan dan endapan. Hard chrom terutama dalam ketebalan yang relatif tipis akan berfungsi sebagai perlindungan terhadap korosi apabila dilapiskan pada material dasar yang lunak. Selain itu juga dapat dibebani secara luncur tetapi tidak untuk dibebani secara impak atau tekanan besar/keras. 2.1 Penangan awal pada Hard Chromium Plating Penangan awal hard chromium plating dibagi menjadi tahapan pengerasan (Vorhaertung), pengamplasan (Vorschleifen), isolasi dan penutupan (Abdeckung), pembuangan fet (Entfettung), pengikisan kimiawi (Aetzung) dan pengasaran permukaan (Aufrauhung). Dalam pembahasan ini hanya akan diterangkan tahapan pengikisan secara kimiawi yang dalam bahasan berikutnya ditulis sebagai aetzung dan pengasaran permukaan (Aufrauhung). Aetzung anodis dapat dilakukan dalam asam sulfat atau asam chromat (H2CrO4). Kalau dilakukan dalam asam sulfat maka digunakan asam dengan kandungan sampai 60%. Untuk pengasaran permukaan benda dilakukan secara anodis pada temperatur ruangan dengan I= 20-30 A/dm2, tegangan 1 V dan kira-kira 1 menit digantung. Setelah itu dibersihkan secara baik dan dimasukkan kedalam bak chrom. Dalam metode ini terdapat bahaya ikutnya asam sulfat dari bak aetzung kedalam bak chrom, sehingga dapat terjadi reaksi pengkayaan yang tidak diizinkan. Disebabkan adanya pengeluaran panas yang besar selama aetzung Vol VII-2-11-2

Studi Eksperimental Pelapisan Logam Chromium (Hard Chromium Plating) dengan Variasi Parameter Proses. Mohruni, Amrifan Saladin

ISSN 1411-1284

maka bak aetzung harus didinginkan secara buatan, karena pada temperatur tinggi proses aetzung tidak lagi berfungsi secara sempurna. Pada aetzung dengan asam chromat bahaya ikutan (Einscleppung) seperti dengan asam sulfat tidak muncul. Disini digunakan larutan bak aetzung yang sama dengan bak chrom, maka dilakukan aetzung secara anodis pada temperatur 50-55 oC dengan 20-30 A/dm2 dan tegangan 1V selama 1-2 menit. Dikarenakan proses pencucian yang khusus tidak diperlukan (larutannya sama) maka proses hard chromium di bak chrom dapat segera dilaksanakan. Oleh karena itu benda yang akan dipalisi chrom sudah mempunyai temperatur bak yang diperlukan. Proses aetzung anodis dapat juga dilakukan langsung dalam bak chrom. Dalam hal ini kita hanya perlu mengubah strom setelah proses aetzung. Tetapi ada bahaya yang menyertainya yaitu bak chrom yang lebih kotor oleh besi. Metal non ferro tidak dapat dikerjakan dengan metode ini, melainkan tetap dengan bak yang berlainan (khusus). 2.2 Bak chrom pada Hard Chromium Plating Untuk hard chromium plating dan chromium plating pada dasarnya dapat digunakan bak chrom yang sama. Tetapi pada kebanyakan kasus elektrolit hard chromium mempunyai kandungan chromtrioxid yang lebih rendah, yang padanya kemampuan menyebar (Streufaehigkeit) dan pemakaian strom (yang pada normal chromium plating hampir tidak ada pengaruhnya) lebih tinggi, sehingga dapat dilapisi chrom lebih cepat. Selain itu dapat dicapai endapan yang lebih keras. Sebagai asam asing tambahan yang biasa digunakan pada bak chrom adalah sebagai berikut:  Asam sulfat dan garamnya  Asam Fluorid H2F (40%)/Flusssaeure atau garamnya.  Ikatan kompleks dari Fluorid seperti Kieselflusssaeure (Si(OH)4, Borflusssaeure, sendirian atau dalam ikatan dengan sejumlah asam sulfat, atau campuran dari Flusssaeure dan Kieselflussaure dalam perbandingan yang tertentu. 2.3 Pertumbuhan lapisan metal pada Hard Chromium Plating Kecepatan pengendapan atau tebalnya sebuah endapan hard chrom yang diendapkan dalam interval waktu tertentu tergantung dari kerapat strom yang dipakai, temperatur bak, konsentrasi dari asam chromat, kandungan asam asing dan garam penuntun, kandungan akan garam chrom (Cr +3) dan metal lain serta pemakaian strom (efisiensi) yang dicapai pada bak yang sudah ditentukan. Seandainya pemakaian strom (efisiensi) sebuah bak chrom dari campuran tertentu diketahui, maka ketebalan lapisan chrom pada sebuah waktu eksposisi tertentu dapat dihitung menurut formulasi berikut:

D

Aeq .Dk .t. s.1000

[mm]

(1)

Waktu yang dibutuhkan untuk mendapatkan endapan hard chromium dengan ketebalan D dihitung menurut rumus berikut ini:

t

D.s.1000 [jam] Aeq .Dk .

(2)

dimana: D Aeq D t s 

= Tebal endapan chrom dalam mm = 0,32 (jumlah endapan teoritis per amper jam) = Kerapatan strom katodis dalam A/dm2. = Waktu pengendapan dalam jam = 6,9 (berat spesifik dari chrom. = Pemakaian strom (efsiensi) dalam %.

Seperti dapat dilihat dari rumus diatas, bahwa dengan kerapatan strom yang ditentukan dan waktu maka pertumbuhan lapisan hard chrom tergantung dari efisiensi pemakaian strom dan dengan begitu tergantung juga dari factor yang mempengaruhinya.


Vol VII-2-11-3

ISSN 1411-1284

Ketebalan yang diinginkan biasanya tergantung dari tujuan penggunaannya. Pada ketebalan yang kecil jumlah chrom yang mengendap, ketebalan lapisan dapat dihitung dari jumlah strom yang dipakai dan effisiensi strom bak. Pada ketebalan lapisan yang tinggi perhitungan ini tidak dimungkinkan lagi disebabkan penyebaran dari kerapatan strom pada tempat-tempat tertentu. Dalam hal ini ketebalan harus langsung diukur. 2.4 Pengerjaan akhir lapisan metal pada Hard Chromium Plating Pengerjaan akhir pada lapisan hard chrom dibagi menjadi pembuangan gas (Entgasen), pencucian (Nachspuelen) dan pengamplasan (Nachschleifen). Yang akan dibahas disini adalah proses pembuangan gas pada hard chromium plating. Setelah elektrolisa hard chrom biasanya harus dibuang gasnya melalui proses entgasen. Metal dapat menyerap gas Hidrogen selama proses pelapisan sekitar 0,06% dari berat keseluruhan. Hidrogen berdifusi kedalam metal basis yang dapat terjadi pada saat proses sebelumnya yaitu proses pembuangan fet. Hidrogen membuat material dasar menjadi rapuh (getas) dan pada banyak pemakaian kerapuhan material harus dieliminasi yang dapat dilakukan melalui proses entgasen.Yang perlu diperhatikan pada proses entgasen terutama pada komponen yang berdinding tipis seperti juga baja-baja temperatur tinggi. Yang paling sensitive terhadap perapuhan akibat hydrogen adalah baja-baja karbon dan baja kecepatan tinggi (HSS). Perlakuan pembuangan gas ini sangat penting pada komponen hard chrom terutama yang mengalami pembebanan impak seperti pahat untuk pengerjaan logam. 2.5 Contoh-contoh pemanfaatan Hard Chromium Plating Bidang aplikasi dari hard chromium plating ditunjukkan pada contoh-contoh berikut ini:  Pembuatan permukaan keras yang tahan terhadap beban tekanan, impak, tumbukan dan keausan mekanik contoh: komponen mesin, plat cetak, industri senjata dll.  Pemanfaatan rendahnya koefisien gesek contohnya: poros, bantalan dan ring torak.  Pemanfaatan ketahanan panas dari chrom contohnya: cetakan coran, turbin uap.  Perlindungan terhadap korosi digunakan pada industri kimia, farmasi, makanan, peralatan pengeringan dan motor bakar. 3

Metode dan Proses Penelitian.

Sebelum percobaan dilakukan harus sebelumnya disiapkan peralatan percobaan dan kemudian dirangkai menjadi satu. Peralatan percobaan terdiri dari computer dengan software yang cocok, potensiostatis, glas penampung, pemegang benda uji, elektroda referensi, saringan silinder terbuat dari platina dan plastik serta elektrolit yang sesuai.

Gambar 1: Susunan peralatan percobaan Sebagai benda uji digunakan isi bantalan silinder (Nadellager) 100 Cr 6 yang sebelumnya harus sudah disiapkan dahulu. Pemegang benda uji dalam hal ini merupakan electrode kerja yang dirangkai secara katodik. Elektrode pasangannya adalah saringan silinder platina. Berikutnya adalah electrode referensi Vol VII-2-11-4


ISSN 1411-1284

yang mengukur potensial dari electrode kerja tanpa mengganggu jalannya proses. Dengan bantuan termometer dapat diketahui temperatur dari elektrolit. Elektrode pasangan, electrode referensi dan electrode kerja dihubungkan dengan potensiostatik. Potensiostatik ini dirangkai dengan kabel ke computer yang menangkap data pengukuran dan dengan “software Galvanostat 97”, kemudian data tersebut diproses lebih lanjut dan disimpan didalam hard disc. Percobaan-percobaan yang dilakukan dibagi seperti tertera dalam table berikut ini: Tabel 1: Percobaan-percobaan dengan T = 50 oC = const. Konsentrasi Katalisator Tanpa katalisator Katalisator normal Katalisator 60ml/l Katalisator 80 ml/l Katalisator 100 ml/l Katalisator 120 ml/l

I = 20 A/dm2

I = 60 A/dm2

I = 80 A/dm2

I = 100 A/dm2

AOA_20A_V2 atau V3 ANOR_20A_V2 atau V3 A60_20A_V2 atau V3 A80_20A_V2 atau V3 A100_20A_V2 atau V3 A120_20A_V2 atau V3




Tabel 2: Percobaan-percobaan dengan I = 40 A/dm2 = const. Konsentrasi Katalisator Tanpa katalisator Katalisator normal Katalisator 60ml/l Katalisator 80 ml/l Katalisator 100 ml/l Katalisator 120 ml/l 4

T = 40 oC

T = 50 oC

T = 60 oC

T = 70 oC

AOA_40C_V2 atau V3 ANOR_40C_V2 atau V3 A60_40C_V2 atau V3 A80_40C_V2 atau V3 A100_40C_V2 atau V3 A120_40C_V2 atau V3




Hasil Penelitian dan Interpretasi pada.Hard Chromium Plating

Kalau diperhatikan dengan seksama jalanya kurva hasil percobaan maka dapat dengan mudah dikenali bahwa selain kurva potensial static terdapat kecocokan yang sangat baik dari percobaan yang dilakukan. Oleh karena itu pembahasan yang dilakukan hanya pada pertambahan berat, ketebalan lapisan dan efisiensi pemakaian strom. 4.1 Hasil Penelitian dan Interpretasi pada.Hard Chromium Plating I = const. Seperti terlihat pada gambar 2, jalannya kurva pertambahan berat mempunyai dua karateristik yang berbeda. Pertama kurva tanpa katalisator menunjukkan penurunan yang hampir linear. Berlawanan dengan ini jalannya kurva dengan katalisator menunjukkan bentuk mirip busur. Berdasarkan hal ini dapat terlihat dengan jelas bahwa penambahan katalisator mempunyai efek yang spesifik. Secara


Vol VII-2-11-5

ISSN 1411-1284

keseluruhan dapat dilihat bahwa pertambahan berat dengan naiknya temperatur berjalan mendekati parabol dan mempunyai nilai maksimum pada temperatur 50 oC.

Gambar 2: Pertambahan berat endapan sebagai fungsi temperatur bak. Dari persamaan pertama Faraday dapat dikenali bahwa pertambahan berat tidak tergantung dari temperatur. Tetapi hasil percobaan menunjukkan fakta jalannya kurva yang berbeda dari keterangan teoritis yang diberikan. Pada percobaan ini jalannya kurva pertambahan berat endapan menurun dengan bertambahnya temperatur. Karena I dan t konstan maka tinggal Ae yang masih harus diperiksa. Pemeriksaan ini didasarkan pada anggapan bahwa Ae berat atom elektrokimia dari Chrom VI. Dari faktafakta ini dapat disimpulkan bahwa jalannya kurva tidak berhubungan langsung dengan I,Ae dan t. Tetapi sudah umum diketahui bahwa tidak seluruh strom yang disuplai pada proses pengendapan metal dipakai untuk pengendapan. Semakin tinggi temperatur maka makin banyak strom yang dipakai untuk reaksi sampingan.

Gambar 3: Efisiensi pemakaian strom sebagai fungsi temperatur bak. Dari gambar 3 dapat dikenali bahwa kura efisiensi pemakaian strom mirip dengan jalannya kurva pertambahan berat endapan. Kalau dilihat dengan lebih teliti maka terlihat bahwa efisiensi pemakaian strom mempunyai nilai maksimum T = 50 oC. Pada kondisi ini endapan chrom mempunyai juga permukaan yang mengkilat.

Vol VII-2-11-6


ISSN 1411-1284

Gambar 4: Ketebalan lapisan hard chrom sebagai fungsi temperatur Pada jalannya kurva ketebalan lapisan chrom dapat dilihat kurva pada percobaan yang dilakukian tanpa katalisator mempunyai dua kemiringan yang berbeda. Hal ini tidak muncul pengaruhnya pada percobaan yang dilakukan menggunakan katalisator, karena kurvanya berjalan dengan kemiringan negatif. Pengecualian terdapat pada Ankor 1127-80ml/l-40 A/dm2. Hal ini disebabkan pada temperatur T = 50 o C muncul bentuk permukaan yang aneh. Permukaan memiliki bentuk yang berbutir-butir yang tentunya pada saat pengukuran diameter dengan alat ukur buegelmessschraube mempunyai efek tertentu. 4.2 Hasil Penelitian dan Interpretasi pada.Hard Chromium Plating T = const. Hasil dari percobaan-percobaan yang dilakukan dengan temperatur konstan dan kenaikan kerapatan strom secara bertahap dapat dilihat pada gambar-gambar berikut ini.

Gambar 5: Pertambahan berat endapan sebagai fungsi kerapatan strom


Vol VII-2-11-7

ISSN 1411-1284

Gambar 6: Efisiensi pemakaian strom sebagai fungsi kerapatan strom Dari hukum Faraday yang pertama G = Ae I t dapat dilihat bahwa jumlah bahan endapan G proporsional terhadap strom masuk I dan lamanya proses pengendapan t. Hal ini berarti jika jalannya kurva dari pertambahan berat endapan naik secara linear maka seharusnya hal ini diikuti juga dengan kurva efisiensi pemakaian strom yang akan naik juga secara linear. Tetapi hal ini tidak terjadi kurva efisiensi pemakaian strom menunjukkan bentuk yang lain. Hal ini diduga disebabkan oleh kemiringan kerapatan strom mempunyai sudut yang lain. Dengan contoh berikut akan diterangkan dugaan ini. Contoh: Berat atom Cr = 51,996, kalau pengendapan hanya berasal dari Chrom VI maka: Berat atom kimia Chrom Ac = 51,996/6 = 8,6666 dan Berat atom elektrokimia Ae = Ac/F = 8,6666/96500 [g/As] = 0,3233 [g/Ah]. Dengan GMe, theor = Ae.I.t dan  = GMe, prak / GMe, theor, maka dapat dikenali dengan mudah apabila keduanya mempunyai kemiringan yang sama maka akan dihasilkan kurva yang linear. Bahwa dalam faktanya kurva efisiensi strom tidak linear jalannya, dapat dicari sebabnya pada beda kemiringan dari kedua berat yang dihasilkan. Dengan kata lain, bahwa kecepatan pengendapan teoritis dan praktis berbeda satu sama lainnya. Dalam hal ini kecepatan pengendapan praktis lebih lambat dari kecepatan pengendapan teoritis.

Gambar 7: Ketebalan lapisan sebagai fungsi kerapatan strom

Vol VII-2-11-8


ISSN 1411-1284

Gambar 8: Perbandingan antara pertumbuhan lapisan antara teoritis dan praktis Seandainya formulasi pertumbuhan lapisan diamati dengan cermat, maka dapat dikenali bahwa pertumbuhan lapisan tergantung dari Dk dan . Untuk mengetahui dan memperjelas keterkaitan antara pertumbuhan lapisan teoritis dan yang dilakukan dalam penelitian ini (gambar 7), maka dibuat gambar 8 yang membandingkan keduanya. Pada gambar ini terlihat jelas adanya factor bentuk permukaan metal yang mempengaruhinya. Pada bentuk permukaan metal yang mengkilat terjadi kecocokan antara pertumbuhan lapisan teoritis dan praktis, sedangkan pada bentuk permukaan yang matt (dof) terjadi penyimpangan antara keduanya. Dengan bantuan kenyataan ini dapat disimpulkan hubungan antara pertumbuhan teoritis dan praktis hanya berlaku apabila permukaan metal mempunyai bentuk permukaan mengkilat. 5

Kesimpulan dari penelitian pada.Hard Chromium Plating

Dari penilaian percobaan-percobaan dengan I = konstan dapat ditetapkan, bahwa pada daerah bentuk permukaan mengkilat, kenaikan temperatur dibarengi oleh turunnya pertambahan berat endapan. Fenomena ini tentu saja berpengaruh juga terhadap efisiensi pemakaian strom, karena efisiensi pemakaian strom dipengaruhi langsung oleh pertambahan berat endapan. Kurva ketebalan lapisan menunjukkan kelakuan yang mirip baik yang dilakukan dengan katalisator ataupun yang tanpa katalisator. Fakta yang tampak aneh adalah pada percobaan dengan Ankor 1127-80 ml/l dengan I = 40 A/dm2, disini terjadi bentuk permukaan yang berbutir-butir dengan penyebabnya sampai saat ini masih belum jelas. Pada penilaian percobaan-percobaan dengan T = konstan dapat disimpulkan, bahwa hokum Faraday tentang pertumbuhan lapisan hanya berlaku untuk lapisan Chrom yang mempunyai bentuk permukaan mengkilat. Kesesuaian ini sudah dibahas dalam sub bab sebelumnya. Sebagai masukan pada masa yang akan datang sebaiknya dilakukan penelitian tentang sifat-sifat korosi dari lapisan Chrom yang dihasilkan dengan berbagai macam kondisi. References: [1]

Beitz,W. und Kuettner, K.H.: Dubbel Taschenbuch fuer den Maschinenbau, 19. Auflage, Berlin, Heidelberg, New York, London, Paris, Tokyo, Hongkong, Barcelona, Budapest, Springer-Verlag, 1997.

[2]

Bilfinger, R.; Dettner, H.W.: >Elektrolytische Abscheidung der Metalle<. In: Dettner, H.W.; Elze, J. (Hrsg.): “Handbuch der Galvanotechnik: Verfahren fuer die galvanische und stromlose Metallabscheidung. Bd. II, Muenchen: Carl Hansen Verlag, 1966, 148-257.


Vol VII-2-11-9

ISSN 1411-1284

[3]

Gaida, B. Assman, K.: Technologie der Galavanotechnik, Erste Auflage Saulgau D-88348 Eugen G. Leuze Verlag, 1996.

[4]

Kloos, K.H.: Umdruck zur Vorlesung”Werkstoffkunde III, IV”, Technische Hochschule Darmstadt, 1981.

[5]

Spaehn, H.: Umdruck zur Vorlesung ”Verfahren der Oberflaechen Behandlung”, Technische Hochschule Darmstadt, 1981.

[6]

Speckhardt, H.: Umdruck zur Vorlesung “Verfahren der Oberflaechen Behandlung”, Technische Hochschule Darmstadt, 1996.

[7]

Schreiner, H.; Raub, Ch.J.:>Untersuchungen zur Herstellung rissfreier, spannungsarmer Hartchromschicten<.In: Metalloberflaeche 33, Heft 11, 1979, S. 464-474.

[8]

Walter, A; Kleinz, H.; Specht, V.: >Abscheidung von korrosionsfesten Chromschicten<. In: Galvanotechnik 73, Heft 1, 1981, S.19-25.

[9]

Wiegand, H.; Fuerstenberg, U.H.: Hartverchromung: Eigenschaften und Auswirkungen auf den Grundwerkstoff. Frankfurt a.M.: Maschinenbau-Verlag GmbH, 1968.

Vol VII-2-1110


roceeding lhe 4th Qualify in Re earch eminar

Recommend Documents